Bildiyiniz kimi, zülallar planetimizdə həyatın yaranmasının əsasını təşkil edir. Oparin-Haldane nəzəriyyəsinə görə, canlıların yaranması üçün əsas olan peptid molekullarından ibarət olan koaservat damlası olmuşdur. Bu, şübhəsizdir, çünki biokütlənin hər hansı bir nümayəndəsinin daxili tərkibinin təhlili göstərir ki, bu maddələr hər şeydə olur: bitkilərdə, heyvanlarda, mikroorqanizmlərdə, göbələklərdə, viruslarda. Üstəlik, onlar çox müxtəlifdir və makromolekulyar təbiətə malikdir.
Bu strukturların dörd adı var, hamısı sinonimdir:
- proteinlər;
- proteinlər;
- polipeptidlər;
- peptidlər.
Protein molekulları
Onların sayı həqiqətən hesablamazdır. Üstəlik, bütün protein molekullarını iki böyük qrupa bölmək olar:
- sadə - yalnız peptid bağları ilə əlaqəli amin turşusu ardıcıllığından ibarətdir;
- kompleks - zülalın strukturu və strukturu əlavə protolitik (protez) qruplarla xarakterizə olunur, onlara kofaktorlar da deyilir.
Eyni zamanda, kompleks molekulların da öz təsnifatı var.
Mürəkkəb peptidlərin gradasiyası
- Qlikoproteinlər zülal və karbohidratla sıx əlaqəli birləşmələrdir. molekulun strukturuna daxil olurmukopolisaxaridlərin protez qrupları bir-birinə bağlıdır.
- Lipoproteinlər zülal və lipidlərin kompleks birləşməsidir.
- Metalloproteinlər - metal ionları (dəmir, manqan, mis və başqaları) protez qrup kimi çıxış edir.
- Nükleoproteinlər - zülal və nuklein turşularının (DNT, RNT) əlaqəsi.
- Fosfoproteinlər - zülalın və ortofosfor turşusu qalığının konformasiyası.
- Xromoproteinlər - metalloproteinlərə çox oxşardır, lakin protez qrupuna daxil olan element bütöv rəngli kompleksdir (qırmızı - hemoglobin, yaşıl - xlorofil və s.).
Hər bir nəzərdən keçirilən qrup zülalların fərqli quruluşuna və xassələrinə malikdir. Onların yerinə yetirdiyi funksiyalar da molekulun növündən asılı olaraq dəyişir.
Zülalların kimyəvi quruluşu
Bu nöqteyi-nəzərdən zülallar peptid bağları adlanan xüsusi bağlarla bir-birinə bağlanmış uzun, kütləvi amin turşusu qalıqları zənciridir. Turşuların yan strukturlarından budaqlar - radikallar ayrılır. Molekulun bu quruluşu 21-ci əsrin əvvəllərində E. Fişer tərəfindən kəşf edilmişdir.
Daha sonra zülallar, zülalların strukturu və funksiyaları daha ətraflı öyrənildi. Məlum oldu ki, peptidin strukturunu təşkil edən cəmi 20 amin turşusu var, lakin onlar müxtəlif yollarla birləşdirilə bilər. Beləliklə, polipeptid strukturlarının müxtəlifliyi. Bundan əlavə, həyat və öz funksiyalarını yerinə yetirmə prosesində zülallar bir sıra kimyəvi çevrilmələrə məruz qala bilirlər. Nəticədə, onlar strukturu dəyişir və tamamilə yeniəlaqə növü.
Peptid bağını qırmaq, yəni zülalı, zəncirlərin strukturunu pozmaq üçün çox sərt şərtləri (yüksək temperaturun, turşuların və ya qələvilərin, katalizatorun təsiri) seçmək lazımdır. Bu, molekulda, yəni peptid qrupunda kovalent bağların yüksək gücü ilə bağlıdır.
Laboratoriyada zülal strukturunun aşkarlanması biuret reaksiyasından - polipeptidin təzə çökmüş mis (II) hidroksidinə məruz qalması ilə həyata keçirilir. Peptid qrupu və mis ionunun kompleksi parlaq bənövşəyi rəng verir.
Zülalların hər birinin özünəməxsus struktur xüsusiyyətləri olan dörd əsas struktur təşkilatı var.
Təşkilat Səviyyələri: İlkin Struktur
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, peptid daxilolmaları, koenzimləri olan və ya olmayan amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığıdır. Beləliklə, ilkin ad molekulun belə bir quruluşudur, təbii, təbiidir, həqiqətən peptid bağları ilə bağlanan amin turşularıdır və başqa heç nə yoxdur. Yəni xətti strukturun polipeptididir. Eyni zamanda, belə bir planın zülallarının struktur xüsusiyyətləri, turşuların belə bir birləşməsinin bir protein molekulunun funksiyalarının yerinə yetirilməsi üçün həlledici olmasıdır. Bu xüsusiyyətlərin mövcudluğuna görə, yalnız peptidi müəyyən etmək deyil, həm də tamamilə yeni, hələ kəşf edilməmiş xüsusiyyətləri və rolunu proqnozlaşdırmaq mümkündür. Təbii ilkin quruluşa malik peptidlərə misal olaraq insulin, pepsin, kimotripsin və başqalarını göstərmək olar.
İkincil uyğunluq
Bu kateqoriyadakı zülalların strukturu və xassələri bir qədər dəyişir. Belə struktur əvvəlcə təbiətdən və ya ilkin sərt hidroliz, temperatur və ya digər şərtlərə məruz qaldıqda yarana bilər.
Bu uyğunluğun üç növü var:
- Əlaqənin əsas oxu ətrafında fırlanan amin turşusu qalıqlarından qurulmuş hamar, müntəzəm, stereoregular rulonlar. Onlar yalnız bir peptid qrupunun oksigeni ilə digərinin hidrogeni arasında meydana gələn hidrogen bağları ilə bir yerdə saxlanılır. Üstəlik, növbələrin hər 4 keçiddə bərabər şəkildə təkrarlanması səbəbindən struktur düzgün hesab olunur. Belə bir quruluş həm sol, həm də sağ əlli ola bilər. Lakin məlum olan zülalların əksəriyyətində dekstrorotator izomeri üstünlük təşkil edir. Belə uyğunluqlara alfa strukturları deyilir.
- Aşağıdakı tip zülalların tərkibi və quruluşu əvvəlkindən onunla fərqlənir ki, hidrogen bağları molekulun bir tərəfində yan-yana dayanan qalıqlar arasında deyil, əhəmiyyətli dərəcədə uzaq olanlar arasında və kifayət qədər məsafədə əmələ gəlir. böyük məsafə. Bu səbəbdən bütün quruluş bir neçə dalğavari, serpantin polipeptid zəncirləri şəklini alır. Bir zülalın nümayiş etdirməli olduğu bir xüsusiyyət var. Budaqlardakı amin turşularının quruluşu, məsələn, qlisin və ya alanin kimi mümkün qədər qısa olmalıdır. Bu tip ikinci dərəcəli uyğunlaşma ümumi struktur yaratmaq üçün bir-birinə yapışmaq qabiliyyətinə görə beta vərəqləri adlanır.
- Biologiya zülal quruluşunun üçüncü növünə aiddirstereoregularity olmayan və xarici şəraitin təsiri altında strukturu dəyişməyə qadir olan mürəkkəb, dağınıq, nizamsız fraqmentlər.
Təbii zülalların heç bir nümunəsi müəyyən edilməmişdir.
Ali təhsil
Bu, "qlobul" adlanan kifayət qədər mürəkkəb uyğunluqdur. Belə bir protein nədir? Onun strukturu ikinci dərəcəli quruluşa əsaslanır, lakin qruplaşmaların atomları arasında yeni növ qarşılıqlı təsirlər əlavə olunur və bütün molekul bükülür, beləliklə, hidrofilik qrupların qlobulun içərisinə yönəldilməsinə və hidrofobik qruplara diqqət yetirilir. xaricə yönəldilir.
Bu, suyun kolloid məhlullarında zülal molekulunun yükünü izah edir. Hansı növ qarşılıqlı əlaqə var?
- Hidrogen bağları - ikinci dərəcəli strukturda olduğu kimi eyni hissələr arasında dəyişməz olaraq qalır.
- Hidrofobik (hidrofil) qarşılıqlı təsirlər - polipeptid suda həll edildikdə baş verir.
- İon cazibəsi - əks yüklü amin turşusu qalıqları (radikallar) qrupları arasında əmələ gəlir.
- Kovalent qarşılıqlı təsirlər - xüsusi turşu yerləri - sistein molekulları, daha doğrusu onların quyruqları arasında əmələ gələ bilir.
Beləliklə, üçüncü dərəcəli quruluşa malik zülalların tərkibini və strukturunu müxtəlif növ kimyəvi qarşılıqlı təsirlər nəticəsində onların konformasiyasını saxlayan və sabitləşdirən qlobullara qatlanmış polipeptid zəncirləri kimi təsvir etmək olar. Belə peptidlərin nümunələri:fosfogliserat kenaz, tRNT, alfa-keratin, ipək fibroin və başqaları.
Dördüncü quruluş
Bu, zülalların əmələ gətirdiyi ən mürəkkəb qlobullardan biridir. Bu növ zülalların quruluşu və funksiyaları çox yönlü və spesifikdir.
Bu uyğunlaşma nədir? Bunlar bir-birindən asılı olmayaraq əmələ gələn bir neçə (bəzi hallarda onlarla) iri və kiçik polipeptid zəncirləridir. Lakin sonra, üçüncü quruluş üçün nəzərdən keçirdiyimiz eyni qarşılıqlı təsirlərə görə, bütün bu peptidlər bir-biri ilə bükülür və bir-birinə qarışır. Bu yolla metal atomları, lipid qrupları və karbohidrat qrupları ola bilən mürəkkəb konformasiya qlobulları əldə edilir. Belə zülallara nümunələr: DNT polimeraza, tütün virusu zülal qabığı, hemoglobin və başqaları.
Hesab etdiyimiz bütün peptid strukturlarının laboratoriyada xromatoqrafiya, sentrifuqa, elektron və optik mikroskopiya və yüksək kompüter texnologiyalarından istifadənin müasir imkanlarına əsaslanan öz identifikasiya üsulları var.
İcra edilmiş funksiyalar
Zülalların quruluşu və funksiyası bir-biri ilə sıx əlaqəlidir. Yəni, hər bir peptid özünəməxsus və spesifik olaraq müəyyən bir rol oynayır. Elələri də var ki, bir canlı hüceyrədə eyni anda bir neçə əhəmiyyətli əməliyyatı yerinə yetirə bilir. Lakin canlıların orqanizmlərində zülal molekullarının əsas funksiyalarını ümumiləşdirilmiş formada ifadə etmək mümkündür:
- Hərəkət dəstəyi. Təkhüceyrəli orqanizmlər, ya orqanoidlər, ya da bəzilərihüceyrələrin növləri hərəkətə, büzülməyə, yerdəyişməyə qadirdir. Bu, onların motor aparatlarının strukturuna daxil olan zülallar tərəfindən təmin edilir: kirpiklər, bayraqlar, sitoplazmatik membran. Hərəkət edə bilməyən hüceyrələrdən danışsaq, zülallar onların daralmasına kömək edə bilər (əzələ miozini).
- Qidalandırıcı və ya ehtiyat funksiyası. Bu, itkin qida maddələrini daha da artırmaq üçün bitkilərin yumurtalarında, embrionlarında və toxumlarında protein molekullarının toplanmasıdır. Parçalandıqda peptidlər canlı orqanizmlərin normal inkişafı üçün zəruri olan amin turşuları və bioloji aktiv maddələr verir.
- Enerji funksiyası. Karbohidratlarla yanaşı, zülallar da orqanizmə güc verə bilir. 1 q peptidin parçalanması ilə həyati proseslərə sərf olunan adenozin trifosfat (ATP) şəklində 17,6 kJ faydalı enerji ayrılır.
- Siqnal və tənzimləmə funksiyası. Davam edən proseslərə diqqətli nəzarətin həyata keçirilməsindən və siqnalların hüceyrələrdən toxumalara, onlardan orqanlara, sonunculardan sistemlərə ötürülməsindən və s. Tipik bir nümunə qanda qlükoza miqdarını ciddi şəkildə təyin edən insulindir.
- Reseptor funksiyası. Bu, membranın bir tərəfində peptidin konformasiyasını dəyişdirərək və digər ucunu yenidən quruluşa cəlb etməklə həyata keçirilir. Eyni zamanda siqnal və lazımi məlumatlar ötürülür. Çox vaxt bu cür zülallar hüceyrələrin sitoplazmik membranlarında qurulur və ondan keçən bütün maddələrə ciddi nəzarət edir. Haqqında da xəbərdar olunətraf mühitdə kimyəvi və fiziki dəyişikliklər.
- Peptidlərin daşınma funksiyası. Kanal zülalları və daşıyıcı zülallar tərəfindən həyata keçirilir. Onların rolu göz qabağındadır - lazımi molekulların yüksək konsentrasiyası olan hissələrdən aşağı konsentrasiyası olan yerlərə daşınması. Tipik bir nümunə, oksigen və karbon qazının orqanlar və toxumalar vasitəsilə hemoglobin zülalı ilə daşınmasıdır. Onlar həmçinin aşağı molekulyar çəkiyə malik birləşmələrin içəridəki hüceyrə membranı vasitəsilə çatdırılmasını həyata keçirirlər.
- Struktur funksiyası. Zülalın yerinə yetirdiyi ən əhəmiyyətlilərindən biridir. Bütün hüceyrələrin quruluşu, onların orqanoidləri peptidlər tərəfindən dəqiq təmin edilir. Onlar, bir çərçivə kimi, forma və quruluşu təyin edirlər. Bundan əlavə, onu dəstəkləyirlər və lazım olduqda dəyişdirirlər. Buna görə də böyümə və inkişaf üçün bütün canlı orqanizmlərin qida rasionunda zülallara ehtiyacı var. Bu peptidlərə elastin, tubulin, kollagen, aktin, keratin və başqaları daxildir.
- Katalitik funksiya. Fermentlər bunu edir. Çoxsaylı və müxtəlifdirlər, bədəndəki bütün kimyəvi və biokimyəvi reaksiyaları sürətləndirirlər. Onların iştirakı olmadan mədədə adi bir alma yalnız iki gündə həzm edilə bilər, çürümə ehtimalı yüksəkdir. Katalaza, peroksidaza və digər fermentlərin təsiri altında bu proses iki saat çəkir. Ümumiyyətlə, zülalların bu rolu sayəsində anabolizm və katabolizm, yəni plastik və enerji mübadiləsi həyata keçirilir.
Qoruyucu rol
Zülalların orqanizmi qorumaq üçün nəzərdə tutulduğu bir neçə növ təhlükə var.
Birincisi, kimyəvitravmatik reagentlərin, qazların, molekulların, müxtəlif təsir spektrli maddələrin hücumu. Peptidlər onlarla kimyəvi qarşılıqlı əlaqəyə girərək onları zərərsiz bir forma çevirə və ya sadəcə neytrallaşdıra bilir.
İkincisi, yaralardan gələn fiziki təhlükə - əgər zədə yerində zülal fibrinogen vaxtında fibrinə çevrilməzsə, o zaman qan laxtalanmayacaq, yəni tıxanma baş verməyəcək. Sonra, əksinə, laxtanı həll etməyə və damarın keçiriciliyini bərpa etməyə qadir olan plazmin peptidinə ehtiyacınız olacaq.
Üçüncü, toxunulmazlıq təhlükəsi. İmmunitet müdafiəsini təşkil edən zülalların quruluşu və əhəmiyyəti son dərəcə vacibdir. Antikorlar, immunoqlobulinlər, interferonlar insanın limfa və immun sisteminin vacib və əhəmiyyətli elementləridir. Hər hansı bir yad hissəcik, zərərli molekul, hüceyrənin ölü hissəsi və ya bütün quruluşu peptid birləşməsi tərəfindən dərhal araşdırılır. Məhz buna görə də insan dərmanların köməyi olmadan müstəqil şəkildə özünü hər gün infeksiyalardan və sadə viruslardan qoruya bilər.
Fiziki xüsusiyyətlər
Hüceyrə zülalının quruluşu çox spesifikdir və yerinə yetirilən funksiyadan asılıdır. Lakin bütün peptidlərin fiziki xassələri oxşardır və aşağıdakı xüsusiyyətlərə qədər aşağı düşür.
- Molekulun çəkisi 1.000.000 D altona qədərdir.
- Kolloid sistemlər sulu məhlulda əmələ gəlir. Orada struktur ətraf mühitin turşuluğundan asılı olaraq dəyişə bilən bir yük əldə edir.
- Sərt şəraitə (şüalanma, turşu və ya qələvi, temperatur və s.) məruz qaldıqda, onlar digər konformasiya səviyyələrinə keçə bilirlər, yənidenatürasiya etmək. Bu proses 90% hallarda geri dönməzdir. Bununla belə, əks yerdəyişmə də var - renaturasiya.
Bunlar peptidlərin fiziki xüsusiyyətlərinin əsas xüsusiyyətləridir.
